[實用新型]一種變方阻薄膜電阻網絡

有效

• 申請號: 201320833215.2
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN203733542U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 劉澤文;郭昕
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01C1/16
• 分類號: H01C1/16
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本實用新型屬于器件和信號測量技術領域，特別涉及一種變方阻薄膜電阻網絡。

背景技術

電阻網絡可以對信號電平幅度調整，吸收輸入功率，是測試儀器的前端模塊中的關鍵結構。輸入信號的動態幅度變化范圍可達數個數量級，電阻網絡不但可以擴大測試儀器的動態范圍，同時具有防止阻塞失效、保護設備、減小信號耦合等重要作用。

電阻網絡相比于其他信號調整結構，具有尺寸小、質量輕、可靠性高、性能穩定、易使用等特點，并可根據應用需求靈活設計。最常采用的電阻網絡拓撲結構有T型和π型，參見圖1a和圖1b。根據所需調整量等要求，可以根據理論公式計算獲得R1和R2的電阻值。對于這兩種拓撲結構，R1和R2的電阻值差值均會隨著所需調整量的增加而變大，甚至達到50倍甚至數百倍。

基于現代薄膜電阻加工工藝制作的電阻，其阻值取決于方塊電阻R□和電阻圖形的長寬比，即R=R□×L/W。在傳統的電阻網絡中，所述R1和R2的方塊電阻R□相同，當所需調整幅度過大時，R1和R2的長寬比L/W就會相差數十倍甚至數百倍，從而造成版圖尺寸躍變問題。同時，隨著電阻圖形面積增大，引起的寄生效應等也更大，惡化電阻網絡的功能參數和性能。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種變方阻薄膜電阻網絡，固定薄膜厚度h，通過控制薄膜電阻的摻雜濃度，改變它的電阻率ρ，從而使所述網絡中的電阻R1和R2獲得不同的方塊電阻，縮小兩種電阻的尺寸差異，解決版圖尺寸躍變問題。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種變方阻薄膜電阻網絡，包括：

襯底；

設置于襯底上的緩沖隔離層；

設置于緩沖隔離層上的中心薄膜電阻和旁路薄膜電阻；

以及設置于緩沖隔離層上的由信號傳輸線及地線組成的連接中心薄膜電阻和旁路薄膜電阻的信號通路；

其中，所述中心薄膜電阻和旁路薄膜電阻中均包含雜質元素，且包含的雜質元素濃度不同，具有不同的方塊電阻，通過信號傳輸線及地線相連形成完整的信號通路。

所述緩沖隔離層厚度為100-500nm，以阻擋制作中心薄膜電阻和旁路薄膜電阻過程中的雜質元素擴散，防止漏電。

所述地線有兩條，分別設置在信號傳輸線兩側，和信號傳輸線共同組成共面波導傳輸線。

所述中心薄膜電阻和旁路薄膜電阻為多晶硅薄膜電阻。

所述方塊電阻大于10Ω/□，小于5000Ω/□。

所述中心薄膜電阻和旁路薄膜電阻的厚度一樣，是10^-7m量級，二者的圖形面積大小差別小于2倍。

所述中心薄膜電阻和旁路薄膜電阻中包含的雜質元素為硼或磷，通過離子注入方法完成摻雜。

所述信號傳輸線有三段，呈直線排列設置在兩條地線之間，中心薄膜電阻和旁路薄膜電阻均有兩個，兩個中心薄膜電阻分別設置在相鄰的兩段信號傳輸線之間，與信號傳輸線形成歐姆接觸；一個旁路薄膜電阻連接在中間段信號傳輸線和一條地線之間，另一個旁路薄膜電阻連接在中間段信號傳輸線和另一條地線之間，旁路薄膜電阻與所連接的信號傳輸線和地線形成歐姆接觸，由此構成T型電阻網絡。

所述信號傳輸線有兩段，呈直線排列設置在兩條地線之間，中心薄膜電阻有一個，旁路薄膜電阻有四個，所述中心薄膜電阻設置在兩段信號傳輸線之間，與信號傳輸線形成歐姆接觸；四個旁路薄膜電阻分別設置在一段信號傳輸線與一條地線之間、一段信號傳輸線與另一條地線之間、另一段信號傳輸線與一條地線之間以及另一段信號傳輸線與另一條地線之間，并與所連接的信號傳輸線和地線形成歐姆接觸，由此構成π型電阻網絡。

由于本實用新型基于可變方阻的薄膜電阻，當改變薄膜電阻中雜質元素的摻雜濃度時，它的方阻也會改變，摻雜濃度越高，方阻越小，因此，可以通過控制摻雜濃度使電阻網絡的中心薄膜電阻和旁路薄膜電阻具有不同的方塊電阻，調整它們的尺寸。

通過控制多晶硅離子注入的工藝條件，使所述中心薄膜電阻和旁路薄膜電阻中包含不同的雜質元素濃度，可以使信號通過所述T型/π型電阻網絡后，獲得大的調整幅度。同樣，通過控制多晶硅離子注入的工藝條件，可以改變中心薄膜電阻和旁路多晶硅中包含的雜質元素濃度，從而使信號通過相同尺寸的所述T型/π型電阻網絡時，獲得不同的調整幅度。

本實用新型使用多晶硅薄膜電阻工藝和表面微加工工藝制作，可以利用已有半導體工藝、MEMS工藝制作設備和技術。

附圖說明